1、qiu1第八章第八章 串并行通信及接口技术串并行通信及接口技术一一、串行通信的基本概念串行通信的基本概念二、可编程串行接口二、可编程串行接口8251A三、并行接口的基本概念三、并行接口的基本概念四、可编程并行接口四、可编程并行接口8255Aqiu2数据的各位同时由源到达目的地数据的各位同时由源到达目的地 快快多根数据线多根数据线 距离短、远程费用高距离短、远程费用高r 并行通信并行通信 将数据的各位将数据的各位同时同时在在多根并行传输线上多根并行传输线上进行传输。进行传输。01010110 D0D1D2D3D4D5D6D7目目的的D0D1D2D3D4D5D6D7源源并行通信并行通信适于适于短距
2、离短距离、高速高速通信通信qiu3数据的各位依次由源到达目的地数据的各位依次由源到达目的地 慢慢数据线少数据线少 远程远程,费用低费用低r 串行通信串行通信 将数据的各位将数据的各位按时间顺序按时间顺序依次在依次在一根传输线上一根传输线上传输。传输。0 1 1 0 1 0 1 0 RD目目的的TD源源串行通信串行通信适于适于长距离长距离、中低速中低速通信通信qiu4一、串行通信的基本概念一、串行通信的基本概念串行通信：串行通信：每个时间单位仅传送一位信息；每个时间单位仅传送一位信息；每个字符每个字符(字节字节)的各位依次传送。的各位依次传送。优点：优点：传输线少，成本低，传输距离远传输线少，成
3、本低，传输距离远缺点：缺点：传送速度比并行慢，并行需时间传送速度比并行慢，并行需时间T，则串行为，则串行为NT（位）。（位）。qiu51.串行数据传送方向串行数据传送方向 串行通信中，数据通常是在二个站（点对点）之间进串行通信中，数据通常是在二个站（点对点）之间进行传送，行传送，将数据从一个地方传送到另一个地方，须使将数据从一个地方传送到另一个地方，须使 用通信线路，数据在通信线路的两端，即两工作用通信线路，数据在通信线路的两端，即两工作 站之间站之间传送，按其通信方式，可将数据传输线路分成传送，按其通信方式，可将数据传输线路分成3种：种：单工单工(Single Duplex）半双工半双工(H
4、alf Duplex)全双工全双工(Full Duplex)qiu6 1）单工）单工(Single Duplex）发送发送接收接收特点：信息只能沿一个方向传送，使用一根传输线。特点：信息只能沿一个方向传送，使用一根传输线。应用：电视发射台应用：电视发射台 单工方式示意图单工方式示意图qiu7 2）半双工（）半双工（Half Duplex）使用同一根传输线，既可发送数据又可接收数据，但使用同一根传输线，既可发送数据又可接收数据，但 不能同时。不能同时。发送器发送器接收器接收器发送器发送器接收器接收器A站站B站站半双工方式示意图半双工方式示意图qiu8特点：特点：通信双方各有一个收通信双方各有一个
5、收/发切换电子开关，双方均可进发切换电子开关，双方均可进 行数据的接收和发送。行数据的接收和发送。只需要一根传输线。只需要一根传输线。因有切换，会产生时间延迟因有切换，会产生时间延迟应用：单向传送设备，发送器应用：单向传送设备，发送器接收器接收器 qiu9 3.全双工全双工(Full Duplex）发送发送接收接收 调制电话线调制电话线 特点：特点：每一端都有发送器和接收器每一端都有发送器和接收器 有二条传送线有二条传送线 应用：交互式应用，远程监测控制应用：交互式应用，远程监测控制qiu10计算机的通信是要求传送数字信号，而在进行远程数据通信计算机的通信是要求传送数字信号，而在进行远程数据通
6、信时，线路往往是借用现有的公用电话网，但是，电话网是为时，线路往往是借用现有的公用电话网，但是，电话网是为音频模拟信号的设计的。一般为音频模拟信号的设计的。一般为3003400Hz，不适合于数，不适合于数据信号。据信号。计算机计算机MODEMMODEM模拟信号模拟信号数字信号数字信号数字信号数字信号CRT1 0 1 010 10 10 102.信号的调制和解调信号的调制和解调qiu11 因此需要对二进制信号进行调制，以适合在电话网上因此需要对二进制信号进行调制，以适合在电话网上传输相应的音频信号，在接收时，需要进行解调，还原成传输相应的音频信号，在接收时，需要进行解调，还原成数字信号。数字信号
7、。1）发送采用）发送采用调制器（调制器（Modulator）把数字信号转换为模把数字信号转换为模 拟信号，送到通信链路上。拟信号，送到通信链路上。2）接收器再通过）接收器再通过解调器（解调器（Demodulator）把模拟信号转把模拟信号转 换为数字信号。换为数字信号。qiu12三种调制方式三种调制方式根据载波根据载波 Asin(t+)的三个参数：幅度、频率、相位，产的三个参数：幅度、频率、相位，产生常用的三种调制技术：生常用的三种调制技术：幅移键控法幅移键控法 Amplitude-Shift Keying(ASK)频移键控法频移键控法 Frequency-Shift Keying(FSK)相
8、移键控法相移键控法 Phase-Shift Keying(PSK)ASK(又称为调幅又称为调幅)用载波信号的不同幅度代表用载波信号的不同幅度代表1和和0FSK(又称为调频又称为调频)用载波信号的不同频率代表用载波信号的不同频率代表1和和0PSK(又称为调相又称为调相)用载波信号的相位变化代表用载波信号的相位变化代表1和和0(有变化为有变化为1)qiu13调幅调幅调频调频调相调相数字信号数字信号数字信息数字信息三种调制方式的调制波形图三种调制方式的调制波形图qiu14 输出输出（FSK)S1S21频率频率1频率频率2PATA0 1 0 1 0频移键控调制原理图频移键控调制原理图qiu153.同步
9、通信和异步通信同步通信和异步通信1）异步通信）异步通信字符格式：字符格式：即字符的编码形式和规定，如即字符的编码形式和规定，如ASCLL 码规定，码规定，每个串行字符由以下每个串行字符由以下4个部分个部分 组成。组成。一个起始位一个起始位 58个数据位个数据位 1个奇偶校验位个奇偶校验位 12个终止位个终止位qiu1610 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 1 1 0 0/1 MARK起始位起始位 7 位有效信息位位有效信息位奇奇/偶校验偶校验停止位停止位串行异步通信字符格式如下：串行异步通信字符格式如下：qiu17a.以一个字符为单位传送。以一个字符为单位传送。
10、b.传送时对每个被传送字符有一定的格式要求传送时对每个被传送字符有一定的格式要求(如如:起起始位始位,终止位等终止位等)。c.被传送字符的每一位位宽恒定，各位之间无间隔。被传送字符的每一位位宽恒定，各位之间无间隔。而各字符之间的时间间隔可任意改变。（间隔时间用而各字符之间的时间间隔可任意改变。（间隔时间用空闲位填充）。空闲位填充）。d.是一种不规则的随机传送，常常用于不规则产生数是一种不规则的随机传送，常常用于不规则产生数据的设备中或者不规则的远程通信中。据的设备中或者不规则的远程通信中。e.联络信号附加于被传送的字符中。联络信号附加于被传送的字符中。异步通信特点：异步通信特点：qiu18 波
11、特率（波特率（Baud rate）：）：是衡量数据传输通道频宽的指标，是衡量数据传输通道频宽的指标，每秒传送的离散信号的数目。每秒传送的离散信号的数目。数据传输速率也称比特率（数据传输速率也称比特率（bit Rate）n每秒传输的二进制位数每秒传输的二进制位数bpsn字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为数据传字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为数据传 输速率的倒数输速率的倒数 当进行二进制数码传输，且每位时间长度相等时，比特率当进行二进制数码传输，且每位时间长度相等时，比特率 还等于波特率（还等于波特率（Baud Rate）qiu19 注意：因每个注意：因每个ASCLL码字符只占码
12、字符只占7位，其余位，其余3位为辅助位。位为辅助位。所以实际信息传速率是低于传输波特率的。为了提所以实际信息传速率是低于传输波特率的。为了提 高数据传送速率，就要考虑去掉被传送字符中的辅高数据传送速率，就要考虑去掉被传送字符中的辅 助位，于是有了同步传送方式。助位，于是有了同步传送方式。“异步异步”主要体现在通信过程中字符与字符之间没有主要体现在通信过程中字符与字符之间没有严格的定时要求，通信双方是严格的定时要求，通信双方是 通过收通过收/发双方事先约定的发双方事先约定的收收/发波特率和字符格式、且在收发波特率和字符格式、且在收/发时钟信号作用下，实发时钟信号作用下，实现被传送字符的位同步的。
13、现被传送字符的位同步的。qiu20 2)同步通信同步通信 特点：特点：以数据流为单位进行传送，每个数据流（即每帧）以数据流为单位进行传送，每个数据流（即每帧）中有成百上千个字符。中有成百上千个字符。以同步字符作为传送的开始，同步字符可由用户确定。以同步字符作为传送的开始，同步字符可由用户确定。每位占用时间相等。每位占用时间相等。数据流之间不允许有空隙，当线路空闲或无数据数据流之间不允许有空隙，当线路空闲或无数据 可发时，发送同步字符。可发时，发送同步字符。收收/发时钟频率发时钟频率=收收/发波特率。发波特率。qiu21具体格式如下：具体格式如下：“同步同步“通信过程中，要求字符与字符之间以及字
14、符通信过程中，要求字符与字符之间以及字符内部的位与位之间都必须同步。为达到这一目的，要求内部的位与位之间都必须同步。为达到这一目的，要求收、发双方必须使用同一时钟对被传输信息定位。收、发双方必须使用同一时钟对被传输信息定位。同步字符同步字符数据数据数据数据数据数据校验字符校验字符qiu22 所有串行通信都需要一个时钟信号来作为数据的所有串行通信都需要一个时钟信号来作为数据的定时参考。发送器和接收器用时钟来决定何时发定时参考。发送器和接收器用时钟来决定何时发送和读取每一位数据。送和读取每一位数据。根据采用统一时钟还是本地局部时钟，分为同步根据采用统一时钟还是本地局部时钟，分为同步传输和异步传输两
15、种。传输和异步传输两种。同步传输用一个时钟确定一个数据位同步传输用一个时钟确定一个数据位 异步传输用多个时钟确定一个数据位异步传输用多个时钟确定一个数据位4.发送时钟和接收时钟发送时钟和接收时钟qiu23 同步传输的时钟定时方法同步传输的时钟定时方法数据（数据（61H）位位01100001先发送高位先发送高位(MSB)发送方在时钟信号的下降沿发送字节发送方在时钟信号的下降沿发送字节接收方在时钟信号的上升沿接收字节接收方在时钟信号的上升沿接收字节时钟时钟qiu24 异步传输的时钟定时方法异步传输的时钟定时方法数据数据（61H）100011停止位停止位异步传输先发送低位异步传输先发送低位(LSB)
16、发送方利用内部时钟来决定什么时候发送每个位发送方利用内部时钟来决定什么时候发送每个位接收方检测开始信号的下降沿，然后利用它接收方检测开始信号的下降沿，然后利用它的内部时钟从每一位的中间接收该位的内部时钟从每一位的中间接收该位位位00起始位起始位LSBMSBqiu256.波特率因子：波特率因子：如果发送或接收时钟按一定的分频系数之后再用来作为移位如果发送或接收时钟按一定的分频系数之后再用来作为移位寄存器的移位脉冲，则此时串行线上的数据传输率数值上不寄存器的移位脉冲，则此时串行线上的数据传输率数值上不等于时钟频率，且两者之间存在着一定的比例系数关系。这等于时钟频率，且两者之间存在着一定的比例系数关
17、系。这个比例系数为波特率因子。个比例系数为波特率因子。发送或接收时钟频率发送或接收时钟频率=波特率因子波特率因子*波特率波特率 qiu267、信息的检错、信息的检错 串行数据在传输过程中，由于干扰而引起误串行数据在传输过程中，由于干扰而引起误 码是难免的，码是难免的，这直接影响通信系统的可靠性，对通信中的检这直接影响通信系统的可靠性，对通信中的检/纠错能力是衡纠错能力是衡量一个通信系统的重要内容。量一个通信系统的重要内容。检错：如何发现传输中的错误，称为检错。检错：如何发现传输中的错误，称为检错。纠错：如何消除错误，称为纠错纠错：如何消除错误，称为纠错 串行通信的校验方法串行通信的校验方法 奇
18、偶校验奇偶校验 循环余码校验循环余码校验CRCqiu27奇偶校验：奇偶校验：以字符为单位进行校验以字符为单位进行校验发送方使发送的每个字节中发送方使发送的每个字节中1的个数为奇数的个数为奇数或偶数；接收方检查收到的每个字节中或偶数；接收方检查收到的每个字节中1的的个数是否符合双方的事先约定。个数是否符合双方的事先约定。奇偶校验可以检查出一个字节中发生的奇偶校验可以检查出一个字节中发生的单个单个错错误。误。奇偶校验不能自动纠错，发现错误后需奇偶校验不能自动纠错，发现错误后需“重重传传”。qiu28循环冗余校验循环冗余校验CRC(循环冗余码循环冗余码/多项式编码多项式编码)以数据块以数据块(帧帧,
19、Frame)为单位进行校验为单位进行校验编码思想：编码思想：将将数据块构成的数据块构成的位串看成是系数为位串看成是系数为0或或1的多的多项式项式如如110001，可表示成多项式，可表示成多项式 x5+x4+1数据块构成的数据块构成的多项式除以另一个多项式多项式除以另一个多项式G(x)，得到的余，得到的余数多项式数多项式R(x)就称为就称为CRC码码(或称为校验和或称为校验和)，而，而G(x)则则称为生成多项式。称为生成多项式。CRC校验的校验的检错方式：收发双方约定一个生成多项式检错方式：收发双方约定一个生成多项式G(x)(其最高阶和最低阶系数必须为其最高阶和最低阶系数必须为1)，发送方在帧的
20、末，发送方在帧的末尾加上校验和，使带校验和的帧的多项式能被尾加上校验和，使带校验和的帧的多项式能被G(x)整除；整除；接收方收到后，用接收方收到后，用G(x)去除它去除它，若有余数，则传输有错。，若有余数，则传输有错。qiu295.串行接口标准串行接口标准 数据通信的整个过程可视作是通过一系列串行接口数据通信的整个过程可视作是通过一系列串行接口 和传输信道将信息传送到目的地的过程。和传输信道将信息传送到目的地的过程。为实现这一过程的规范化及准确无误，有了许多接为实现这一过程的规范化及准确无误，有了许多接 口的口的“标准标准”。接口标准主要有：接口标准主要有：RS232、RS422、RS485、
21、X21、X25它们都是根据不同的推荐标准而设计出来的接口它们都是根据不同的推荐标准而设计出来的接口标准。标准。qiu30 各接口标准均包含各接口标准均包含4个方面内容：个方面内容：接口的机械性能接口的机械性能 接口间的电气特性接口间的电气特性 接口各信号的功能接口各信号的功能 具体应用时接口信号的连接具体应用时接口信号的连接 qiu311）EIA-RS-232接口标准接口标准 美国电子工业协会美国电子工业协会EIA制定的通用标准串行接口制定的通用标准串行接口 1962年公布，年公布，1969年修订年修订 1987年年1月正式改名为月正式改名为EIA-232D 适合的数传率：适合的数传率：020
22、Kbps 设计目的是用于连接调制解调器设计目的是用于连接调制解调器 现已成为数据终端设备现已成为数据终端设备DTE（例如计算机）与数据通信（例如计算机）与数据通信设备设备DCE（例如调制解调器）的标准接口（例如调制解调器）的标准接口 可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机 属于网络层次结构中的最低层：物理层属于网络层次结构中的最低层：物理层qiu322）电气特性）电气特性 RS-232对电气特性，逻辑电平和各种信号线的功能都作对电气特性，逻辑电平和各种信号线的功能都作了规定。了规定。逻辑逻辑“1”=-5V-15V “0”=+5V+15V 与与TTL逻辑
23、电平不一样，可用逻辑电平不一样，可用TTL/EIA电平转换器进行，电平转换器进行，如如MC1488，MC1489IC。MC1488MC1489RS-232TTLEIA电平电平+15VTTL+15Vqiu33 232C接口采用接口采用EIA电平电平 高电平为高电平为3V15V 低电平为低电平为3V15V 实际常用实际常用12V或或15Vn标准标准TTL电平电平n高电平：高电平：2.4V5Vn低电平：低电平：0V0.4V相互转换相互转换采用采用EIA电平比电平比TTL电平具有更强的抗干扰性能。电平具有更强的抗干扰性能。qiu34 3）机械特性）机械特性（1）连接器（）连接器（Connector）常
24、用二种：常用二种：DB-25型，型，25脚，只用脚，只用9个信号（个信号（2个数据线，个数据线，6个控制线，个控制线，1个地址），如下图所示。个地址），如下图所示。DB-9型型 9针，针，9针全用，如下图所示。针全用，如下图所示。qiu351234DB-25型连接器型连接器5678911132522201814发送电流（发送电流（-）发送电流（发送电流（+）DCDGNDDSRCTSRTSRXDTXD（-）接收电流）接收电流（+）接收电流）接收电流123456789DSRRTSCTSRIDCDRXDTXDDTRGNDDB-9型连接器型连接器qiu36（2）电缆长度电缆长度 RS-232直接连接的
25、最大物理距离直接连接的最大物理距离15M，通信速率，通信速率20Kbps。（3）RS-232C接口信号的定义。接口信号的定义。25线：数据线线：数据线4条（条（2，3，14，16）控制线控制线11条（条（4，5，6，8，12，13，19，20，22，23）定时信号线定时信号线3条（条（15，17，24）地线地线2条（条（1，7）备用备用5条（条（9，10，11，18，25）未定义未定义qiu37TxD：发送数据：发送数据 串行数据的发送端串行数据的发送端RxD：接收数据：接收数据 串行数据的接收端串行数据的接收端RTS：请求发送：请求发送 当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的当数据终端
26、设备准备好送出数据时，就发出有效的RTS信信号，用于通知数据通信设备准备接收数据号，用于通知数据通信设备准备接收数据CTS：清除发送（允许发送）：清除发送（允许发送）当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送数据时，当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送数据时，发出发出CTS有效信号来响应有效信号来响应RTS信号信号RTS和和CTS是数据终端设备与数据通信设备间一对用于数据发是数据终端设备与数据通信设备间一对用于数据发送的联络信号送的联络信号qiu38DTR：数据终端准备好：数据终端准备好通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，表通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，表明数据终端设备
27、准备就绪明数据终端设备准备就绪DSR：数据装置准备好：数据装置准备好通常表示数据通信设备（即数据装置）已接通电通常表示数据通信设备（即数据装置）已接通电源连到通信线路上，并处在数据传输方式源连到通信线路上，并处在数据传输方式DTR和和DSR也可用做数据终端设备与数据通信设备也可用做数据终端设备与数据通信设备间的联络信号，例如应答数据接收间的联络信号，例如应答数据接收qiu39GND：信号地：信号地n为所有的信号提供一个公共的参考电平为所有的信号提供一个公共的参考电平CD：载波检测（：载波检测（DCD）n当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，该当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，该
28、引脚向数据终端设备提供有效信号引脚向数据终端设备提供有效信号RI：振铃指示：振铃指示当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该引脚信号当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该引脚信号作为电话铃响的指示、保持有效作为电话铃响的指示、保持有效qiu40保护地（机壳地）保护地（机壳地）起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备的使用规定，起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备的使用规定，连接到设备的外壳或大地连接到设备的外壳或大地TxC：发送器时钟：发送器时钟控制数据终端发送串行数据的时钟信号控制数据终端发送串行数据的时钟信号RxC：接收器时钟：接收器时钟控制数据终端接收串行数据的时钟信号控制数据终端接收
29、串行数据的时钟信号qiu41n微机利用微机利用232C接口接口连接调制解调器连接调制解调器，用于实，用于实现通过电话线路的远距离通信现通过电话线路的远距离通信n微机利用微机利用232C接口接口直接连接直接连接进行短距离通信。进行短距离通信。这种连接不使用调制解调器，所以被称为零调这种连接不使用调制解调器，所以被称为零调制解调器（制解调器（Null Modem）连接）连接4)RS-232C的连接的连接qiu42近距离连接（近距离连接（15m）1）需用）需用MODEM和专用电话线和专用电话线2）需用）需用29条信号线（在接口与条信号线（在接口与MODEM之间）之间）计计算算机机接接口口调调制制解解
30、调调器器DCDRXDTXDRTSCTSDTRDSR调调制制解解调调器器DCDRXDTXDRTSCTSDTRDSR终终端端专用电话线专用电话线22采用采用MODEM时时RS-232信号线的使用信号线的使用qiu46二、二、8251A的的引脚、编程结构引脚、编程结构8251A是通用同步异步接收是通用同步异步接收/发送器发送器USARTUniversal Synchronous/Asynchronous Receiver and Transmitter1.8251A的基本性能的基本性能1）可工作在同步方式或异步方式；同步方式下，波特率为）可工作在同步方式或异步方式；同步方式下，波特率为 064K，异
31、步方式下，波特率为，异步方式下，波特率为019.2K。2）同步方式下，每个字符可为）同步方式下，每个字符可为58位，内部能自动检测同步字符位，内部能自动检测同步字符3）异步方式下，每个字符可为）异步方式下，每个字符可为58位，用位，用1位作为奇位作为奇/偶校验。偶校验。能自动为每个数据增加能自动为每个数据增加1个启动位，并能编程为每个数据增个启动位，并能编程为每个数据增 加加1、1.5和和2个停止位。个停止位。4）完全双工，有双缓冲器和接收器。）完全双工，有双缓冲器和接收器。5）误差检测）误差检测具有奇偶、溢出和帧错误等检测电路。具有奇偶、溢出和帧错误等检测电路。qiu47控制寄存器控制寄存器
32、同步字符寄存器同步字符寄存器状态寄存器状态寄存器接收时钟接收时钟数据总线数据总线串行输入串行输入地址地址译码器译码器串行输出串行输出控制总线控制总线RXRDYTXRDY2、8251的编程结构的编程结构接收移位寄存器接收移位寄存器发送移位寄存器发送移位寄存器数据输入寄存器数据输入寄存器数据输出寄存器数据输出寄存器模式寄存器模式寄存器同步字符寄存器同步字符寄存器发送时钟发送时钟CSqiu481）数据输入缓冲寄存器和数据输出缓冲寄存器：数据输入缓冲寄存器和数据输出缓冲寄存器：使用同一个端口地址，由使用同一个端口地址，由CPU利用输入利用输入/输出指令读写输出指令读写2）接收移位寄存器：接收移位寄存器
33、：将将RXD端的串行数据接收后进行移位，变为端的串行数据接收后进行移位，变为8位并行数据，位并行数据，存入数据输入缓冲寄存器存入数据输入缓冲寄存器3）发送移位寄存器：发送移位寄存器：将写入数据输出缓冲寄存器的数据移位，将并行数据逐位将写入数据输出缓冲寄存器的数据移位，将并行数据逐位 从从TXD端，变为串行传输。端，变为串行传输。4）控制寄存器：控制寄存器：用来控制用来控制8251A的工作过程。的工作过程。qiu493.8251A的功能结构的功能结构 8251A可以由可以由5部分组成部分组成：接收器、发送器、调制接收器、发送器、调制/解调控制电路、读解调控制电路、读/写控制电路、写控制电路、数据
34、总线缓冲器数据总线缓冲器5）状态寄存器：状态寄存器：存放存放8251A的工作过程中的状态信息。的工作过程中的状态信息。6）模式寄存器；模式寄存器；决定决定8251A的工作模式（同步或异步）的工作模式（同步或异步）7）2个同步字符寄存器：个同步字符寄存器：存放同步方式中所用的同步字符。存放同步方式中所用的同步字符。qiu50数据总线数据总线缓冲器缓冲器读读/写写控制逻辑控制逻辑调制调制/解调解调控制控制发送缓冲器发送缓冲器发送控制发送控制接收缓冲器接收缓冲器接收控制接收控制TXDTXRDYTXETXCRXDRXRDYSYNDETRXCDTRDSRRTSCTS RESETCLKC/DRDWRCS8
35、251A的内部工作原理图的内部工作原理图qiu518251A与与CPU 的连接：的连接：C/DA1CS串行串行接口接口8251A外外设设CPU数数 据据 线线RDRDWRTXRDY片选片选译码译码计数器计数器/定定时器时器DTRDSRD0D7D0D7CLKWRTXERXRDYSYNDETCTSRTSTXDRXDTXCRXCqiu52l 并行接口的典型硬件结构包括：并行接口的典型硬件结构包括：1、两个或两个以上具有锁存或缓冲的数据端口、两个或两个以上具有锁存或缓冲的数据端口2、与、与CPU进行数据交换所必须的控制和状态信号进行数据交换所必须的控制和状态信号3、与外设进行数据交换所必须的控制和状态
36、信号、与外设进行数据交换所必须的控制和状态信号4、端口译码电路、端口译码电路5、控制电路、控制电路三、并行接口概述三、并行接口概述l 并行接口连接并行接口连接CPU与并行外设，实现与并行外设，实现 两者间的并行通信，两者间的并行通信，在信息传送过程中，起到输出锁存或输入缓冲的作用。在信息传送过程中，起到输出锁存或输入缓冲的作用。qiu53CPUCPU控制寄存器控制寄存器输入缓冲寄存器输入缓冲寄存器输出缓冲寄存器输出缓冲寄存器状态寄存器状态寄存器数据总线数据总线地址地址译码译码读出信号读出信号写入信号写入信号复位复位准备好准备好中断请求中断请求地址地址片选片选A A0 0A A1 1输输入入设设
37、备备数据输入数据输入数据输入准备好数据输入准备好数据输入回答数据输入回答输输出出设设备备数据输出数据输出数据输出准备好数据输出准备好数据输出回答数据输出回答并行接口连接外设示意图并行接口连接外设示意图qiu54输入过程输入过程 外设将数据外设将数据=接口接口 状态线状态线“数据输入准备好数据输入准备好”=1；接口把接收到数据输入缓冲寄存器；接口把接收到数据输入缓冲寄存器；数据输入回答数据输入回答=1，作为对外设响应信号；，作为对外设响应信号；外设撤消外设撤消“数据数据”和和“数据输入准备好数据输入准备好”信号；信号；CPU从接口读取数据从接口读取数据接口收到数据，设置接口收到数据，设置“输入准
38、备好输入准备好”状态位；状态位；供给供给CPU查询查询 或问或问CPU发中断请求；发中断请求；CPU从接口读取数据，从接口读取数据，接口自动清除状态寄存器输入准备好状态位（准备好）；接口自动清除状态寄存器输入准备好状态位（准备好）；数据总线处于高阻状态。开始下一个输入过程数据总线处于高阻状态。开始下一个输入过程qiu55输出过程输出过程输出输出：每当外设从接口取走一个数据以后，：每当外设从接口取走一个数据以后，CPU往接口中输出数据往接口中输出数据接口中状态寄存器发中断请求；接口中状态寄存器发中断请求；（“输出准备好输出准备好”=1，表示，表示CPU可以往接口中输出数据）可以往接口中输出数据）
39、CPU向接口输出数据，数据到接口缓冲寄存器；向接口输出数据，数据到接口缓冲寄存器；接口自动清除接口自动清除“输出准备输出准备”好。好。将数据送往外设：将数据送往外设：接口向外设发送一个接口向外设发送一个“驱动信号驱动信号”，启动外设接收数据。，启动外设接收数据。外设收到数据向接口发一个外设收到数据向接口发一个“数据输出回答数据输出回答”信号；信号；接口收到的信号将状态寄存器中接口收到的信号将状态寄存器中“输出准备好输出准备好”=1；CPU输出下一个数据。输出下一个数据。qiu56四、可编程并行接口四、可编程并行接口8255A一、一、8255A的的引脚、编程结构引脚、编程结构二、二、8255A的
40、控制字的控制字三、三、8255A三种工作方式三种工作方式qiu57一、一、8255A引脚、编程结构引脚、编程结构8255APA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC3PC2PC1PC0PB0PB1PB2PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VccPB7PB6PB5PB4PB340个引脚，双列直插式个引脚，双列直插式（1）外部引脚）外部引脚与系统总线的连接信号与系统总线的连接信号面向数据总线的有：面向数据总线的有：D0D7：双向数据线，用于：双向数据线，用于CPU向向8255A发送命令、数据和发送命令、数据和8255A向向CPU回送
41、状态、数据和回送状态、数据和8255A向向CPU回送状回送状态、数据。态、数据。面向地址总线的有：面向地址总线的有：qiu58RD：读信号，低电平有效。读信号，低电平有效。WR：写信号，低电平有效。：写信号，低电平有效。RESET：复位信号，高电平有效。它清除控制寄存器并将：复位信号，高电平有效。它清除控制寄存器并将8255A的的A、B、C三个端口均置为输入方式；输入寄存器和状态寄存器三个端口均置为输入方式；输入寄存器和状态寄存器 被复位，并且屏蔽中断请求；被复位，并且屏蔽中断请求；24条面向外设信号线呈现高阻条面向外设信号线呈现高阻 悬浮状态。悬浮状态。A1 A0:0 0 A 口口0 1 B
42、 口口1 0 C 口口1 1 控制口控制口与外部设备的连接信号与外部设备的连接信号 PA0PA7：端口：端口A的输入的输入/输出线。输出线。PB0PB7：端口：端口B的输入的输入/输出线。输出线。PC0PC7：端口：端口C的输入的输入/输出线。输出线。qiu59（2）内部结构）内部结构A组控制组控制数据总线数据总线缓冲器缓冲器读读/写写控制逻辑控制逻辑B组控制组控制A组组A口口（8位）位）A组组C口高位口高位（4位）位）B组组C口低位口低位（4位）位）B组组B口口（8位）位）D0D7RDRDA1A0RESETRDPA0PA7PC4PC7PC0PC3PB0PB78255A内部框图内部框图qiu6
43、01.数据端口数据端口 A、B、Cr 每个端口每个端口8位，通过编程设定其为输入口或输出口位，通过编程设定其为输入口或输出口r 可用来和外设传送信息可用来和外设传送信息r 端口端口A（作为输入或输出时，数据均受到锁存）（作为输入或输出时，数据均受到锁存）有有 3 种工作方式种工作方式(方式方式 0、方式、方式 1、方式、方式 2)对外对外 8 根引脚根引脚 PA7 PA0 r端口端口B（作为输入端口时，不会对数据进行锁存，（作为输入端口时，不会对数据进行锁存，而作为输出端口时，数据会受到锁存。）而作为输出端口时，数据会受到锁存。）有有 2 种工作方式：方式种工作方式：方式 0、方式、方式 1
44、对外对外 8 根引脚根引脚 PB7 PB0qiu61r 端口端口C（同（同B 口）口）对外引脚对外引脚PC0 PC7 当端口当端口 A 在方式在方式 1 或方式或方式 2、端口、端口 B 在方式在方式 1 时，时，端口端口 C 的某些位用于传送联络信号的某些位用于传送联络信号，以适应以适应CPU与外设间的各种数据传送方式的要求，与外设间的各种数据传送方式的要求，如查询传送的应答信号、中断传送的中断申请信号等；如查询传送的应答信号、中断传送的中断申请信号等；C口未被用作联络信号的其它位可工作在方式口未被用作联络信号的其它位可工作在方式 0。2.控制端口控制端口(A组和组和B组控制电路组控制电路)
45、8位端口，无对外引脚位端口，无对外引脚 控制端口的内容决定控制端口的内容决定A口、口、B口、口、C口的工作状态口的工作状态(输入或输出输入或输出)和工作方式（方式和工作方式（方式 0、1、2）,起控制作用。起控制作用。qiu62 由由1个个8位双向三态缓冲器构成位双向三态缓冲器构成 8255A内各端口内各端口通过数据缓冲器与系统总线相连。通过数据缓冲器与系统总线相连。CPU与端口与端口A、B、C间传送的数据，间传送的数据，以及以及CPU写入控制端口写入控制端口D中的控制字均通过数据缓冲器传送。中的控制字均通过数据缓冲器传送。3.数据总线缓冲器数据总线缓冲器(引脚引脚D0D7)4.读写控制电路读
46、写控制电路(引脚引脚CS、RD、WR)p 控制数据总线缓冲器的状态。控制数据总线缓冲器的状态。p 数据总线缓冲器有数据总线缓冲器有3种状态：输入、输出、高阻态种状态：输入、输出、高阻态 qiu63A1 A0选中端口选中端口0 0端口端口 A0 1端口端口 B1 0端口端口 C1 1 控制端口控制端口选择被操作的端口选择被操作的端口5.片内译码电路片内译码电路(引脚引脚A1、A0)qiu641方式选择控制字方式选择控制字2.C口按位置位口按位置位/复位控制字复位控制字二、二、8255A的控制字的控制字qiu65 8255A有两种控制字，由写入内容的有两种控制字，由写入内容的D7位区分：位区分：D
47、7=1,方式控制字方式控制字设定设定A口、口、B口、口、C口的工作状态和工作方式。口的工作状态和工作方式。工作状态：输入或输出工作状态：输入或输出工作方式：方式工作方式：方式 0、方式、方式 1、方式、方式 2D7=0,C口按位置位口按位置位/复位控制字复位控制字使使C口中的某一位为口中的某一位为1（置位）或（置位）或0（复位）。（复位）。qiu66B口口0 输出输出1 输入输入0 方式方式01 方式方式11D7D6D5D4D3D2D1D0特征位，特征位，D7=1表示是方式控制字表示是方式控制字PC3PC00 输出输出1 1 输入输入B口工作方式口工作方式PC7PC40 输出输出1 输入输入A
48、口口0 输出输出1 输入输入A口工作方式口工作方式00 方式方式001 方式方式11x 方式方式21.方式控制字方式控制字qiu67例例1：8255A与系统的连接，与系统的连接，片选译码地址为片选译码地址为F0F3h 1)确定各端口地址确定各端口地址;2)编程设置编程设置8255A:A口方式口方式 0 输入，输入，PC7PC4输出输出 B口方式口方式 0 输出，输出，PC3PC0输入输入3)确定方式控制字确定方式控制字10010001D7D6D5D4D3D2D1D0特征位特征位A口口方式方式 0A口口输入输入PC7PC4输出输出B口口方式方式 0B口口输出输出PC3PC0输入输入MOV AL,
49、91H ;方式控制字方式控制字OUT 0F3H,ALqiu682.C口按位置位口按位置位/复位控制字复位控制字 作用是：作用是：使使C口中的某一位为口中的某一位为1（置位）或（置位）或0（复位）；（复位）；或在或在A口、口、B口采用中断方式时，口采用中断方式时，通过向通过向C口的指定位置位，允许口的指定位置位，允许8255A的中断信号发出的中断信号发出。qiu690 复位复位1 置位置位0D7D6D5D4D3D2D1D0设置内容设置内容特征位，特征位，D7=0表示是表示是C口按位口按位置位置位/复位控制字复位控制字无意义无意义选择设置位选择设置位C口按位置位口按位置位/复位控制字各位含义复位控
50、制字各位含义:D3 D2 D1设设置置位位0 0 0PC00 0 1PC10 1 0PC20 1 1PC31 0 0PC41 0 1PC51 1 0PC61 1 1PC7qiu70例例2：若要把若要把C口的口的PC2引脚置成高电平输出，则命令字应引脚置成高电平输出，则命令字应 该为该为00000101B或或05H。将该命令的代码写入将该命令的代码写入8255A的命令寄存器，就会使得从的命令寄存器，就会使得从PC口的口的PC2引脚输出高电平，其程序段为：引脚输出高电平，其程序段为：MOV DX，303H ；8255A命令口地址命令口地址 MOV AL，05H ；使；使PC2=1的命令字的命令字
